编码器刹车 — 设计与实现

1. 硬件

编码器引脚：

信号	引脚	模式
LSB 脉冲	GPIO 67	输入
DIR 方向	GPIO 72	输入

两引脚均属 gpiochip64（GPA64，base=64，16 pins）。

2. 编码器线程

ControlInit() 启动独立线程 encoder_thread()（src/control.cpp:30），持续运行直到 ControlExit()。

encoder_thread():
  高频轮询 GPIO67 (LSB 边沿) + GPIO72 (方向)
  轮询间隔: 500µs sleep (~2kHz)

  每 100ms 窗口:
    g_enc_speed = pulse_cnt / elapsed_time   (脉冲/秒, 原子变量)
    g_enc_dir   = GPIO72 当前值             (原子变量)
    pulse_cnt 归零, 开始新窗口

通过 sysfs 文件描述符轮询（GPIO::readValue()），lseek + read。不依赖中断。

3. 触发条件

ControlUpdate(speed, block) 中 block == true 时进入刹车流程。

block 信号来源（两者取 OR）：

斑马线: zebra_process() 返回 true 当 g_zstate == Z_STOP
红绿灯: traffic_light_process() 返回 true 当 g_tl_state != TL_NORMAL

调用链: motor_update(zebra_block, tl_block) → ControlUpdate(final_spd, zebra_block || tl_block)

4. 比例刹车

无状态机，每帧根据编码器实时速度计算刹车力度：

ControlUpdate(speed, zebra_block):

  if !g_cfg.start → 两电机 duty=0, GPIO73 拉低, return

  if zebra_block:
      cur_speed = g_enc_speed.load()     ← 编码器线程原子读
      cur_dir   = g_enc_dir.load()

      if cur_speed > 0.5:                ← 仍在运动
          brake_ns  = cur_speed × g_cfg.brake_scale
          brake_ns  = clamp(brake_ns, 0, g_cfg.brake_max)
          brake_pct = brake_ns / 500.0             ← ns → % (period=50000ns)
          motor[i]->updateduty(±brake_pct)         ← 反向占空比 (方向取反)
      else:                              ← 已停止 (< 0.5 pps)
          motor[i]->updateduty(0)                  ← 不施加刹车
      return

  正常行驶:
      motor[0].updateduty(speed)
      motor[1].updateduty(speed)
      mortorEN.setValue(1)

特点：

比例刹车: 速度越快 → 刹车占空比越大 → 刹车力越强
自动停止: 速度降到 0.5 pps 以下自动释放刹车，防止过冲
反向驱动: 根据编码器方向 cur_dir 施加反方向 PWM

5. 参数

可通过文本文件热更新（debug 模式下每 30 帧重载）：

文件	类型	默认	含义
`./brake_scale`	double	10	速度(pps) → 刹车占空比(ns) 缩放系数
`./brake_max`	int	10000	最大刹车占空比 (ns), 上限保护

数值示例： 编码器读数 500 pps → brake_ns = 500 × 10 = 5000 ns → brake_pct = 5000/500 = 10% （period=50000ns, 即 duty = 50000 × 10/100 = 5000 ns 的 PWM 反转输出）

6. `updateduty()` 内部

MotorController::updateduty(duty):
  pwm_ns = period × |duty| / 100        ← 转为占空比 ns
  → 写入 sysfs duty_cycle

  duty > 0  → GPIO 方向 = 1 (正转)
  duty ≤ 0  → GPIO 方向 = 0 (反转)

motor[0]: pwmchip8/pwm2 + GPIO12（左电机） motor[1]: pwmchip8/pwm1 + GPIO13（右电机） GPIO73: 电机使能 (mortorEN)

7. 生效范围

斑马线 STOP + 红绿灯 STOP/WAIT_GREEN 时使用编码器刹车
正常行驶时编码器线程持续运行但刹车不触发
锥桶/挡板避障不使用编码器刹车（仅减速+绕行）
g_cfg.start == 0 时全部电机停转，不进入刹车流程

8. 关键代码路径

main.cpp
  └── while(running)
        └── CameraHandler()
              ├── zebra_process()  → zebra_block
              ├── traffic_light_process() → tl_block
              └── motor_update(zebra_block, tl_block)
                    └── ControlUpdate(final_spd, zebra_block || tl_block)
                          └── if (block) → 读 g_enc_speed/g_enc_dir → 比例刹车

ControlInit()
  └── encoder_thread() 后台运行 → g_enc_speed, g_enc_dir

4.0 KiB Raw Blame History Unescape Escape